Universidade de Aveiro 2018
Departamento de Engenharia de Materiais e Cerâmica
Maria João de
Oliveira Abrantes
Preparação e caracterização de nova formulação de
um cimento endodôntico biocerâmico
Universidade de Aveiro 2018
Departamento de Engenharia de Materiais e Cerâmica
Maria João de
Oliveira Abrantes
Preparação e caracterização de nova formulação de
um cimento endodôntico biocerâmico
Dissertação apresentada à Universidade de Aveiro para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Materiais e Dispositivos Biomédicos, realizada sob a orientação científica do Doutor José Maria da Fonte Ferreira, professor associado com agregação do Departamento de Engenharia de Materiais e Cerâmica da Universidade de Aveiro e coorientação do Doutor Manuel Marques Ferreira da Universidade de Medicina Dentária de Coimbra e do Doutor Hugo Alexandre Gonçalves da Rocha Fernandes, investigador de pós-doutoramento no Departamento de Engenharia de Materiais e Cerâmica.
Dedico este trabalho aos meus pais e irmãs pelo apoio e confiança depositado.
o júri
presidente Professor Doutor Francisco Manuel Lemos Amado
Professor Associado com Agregação do Departamento de Química da Universidade de Aveiro
Doutora Siri Folques Vicente de Paulo
Assistente Convidada da Faculdade de Medicina da Universidade de Coimbra
Professor Doutor José Maria da Fonte Ferreira
Professor Associado com Agregação do Departamento de Engenharia de Materiais e Cerâmica da Universidade de Aveiro
agradecimentos Agradeço ao Professor Doutor José Maria Ferreira, ao Professor Doutor Manuel Ferreira e ao Doutor Hugo Fernandes pelo acompanhamento e aconselhamento ao longo da realização deste trabalho.
Agradeço aos técnicos do DEMaC pela disponibilidade e ajuda prestada.
Um agradecimento à Doutora Paula Torres, à Doutora Susana Olhero, aos companheiros de laboratório, Sofia Neto e Bo Nan, bem como às amigas Filipa Rodrigues e Raquel Amaral, por toda a ajuda e experiências partilhadas.
Agradeço à minha amiga, Daniela Marques pela disponibilidade e apoio fornecido. Quero também agradecer de forma especial pela aprendizagem e crescimento pessoal ganho, através de todas as vivências partilhadas ao longo destes anos.
Agradeço às minhas irmãs Ana Isabel Abrantes e Maria Beatriz Abrantes, por toda a ajuda fornecida, tanto fisicamente como emocionalmente. Só elas sabem o quanto precisei delas, como das suas gargalhadas. Um muito obrigada.
Por último, um especial agradecimento aos meus pais, Jorge Almeida e Isabel Almeida, por todo o apoio e condições proporcionadas no desenvolvimento da minha formação. Sem eles nada era possível. Obrigada por me terem dado o melhor da vida, o conhecimento e o amor.
palavras-chave Tratamento Endodôntico, Cimentos Biocerâmicos, Cimentos endodônticos selantes; Minerais Trióxido, Silicato tricálcico, Aluminato tricálcico.
resumo Os principais objetivos deste trabalho incluem a preparação e a caracterização de novas formulações de cimentos endodônticos biocerâmicos à base de MTA, com melhor desempenho relativamente aos cimentos congéneres existentes no mercado no que respeita à bioactividade e à qualidade da selagem quando aplicado em lesões pulpares na cicatrização e prevenção de lesões periapicais.
Como objectivo secundário deste trabalho procurou-se perceber qual o método mais indicado para a preparação de pós dos componentes principais que conferem presa hidráulica ao cimento, com elevados graus de pureza, nomeadamente, de C3S e de C3A. Os resultados demonstraram que os métodos de sol-gel e de síntese por de combustão são os mais apropriados para a obtenção do C3S e do C3A, respectivamente. Verificou-se que as características destes pós são influenciadas por factores como a taxa de arrefecimento e pelas condições ambientais de armazenamento, dada a sua elevada afinidade para a água mesmo na forma de vapor.
Os cimentos biocerâmicos à base de MTA foram preparados misturando os pós de C3S (20-38%) e de C3A (40-74%) com uma solução aquosa de 2% de PVA. De forma a melhorar o comportamento das pastas cimentícias estes dois componentes foram misturados em proporções variadas e com diferentes razões líquido/pó. Estudaram-se ainda os efeitos da adição de diferentes componentes minoritários (óxido de zircónio, óxido de zinco, fumo de sílica) nas propriedades dos cimentos. Verificou-se que a pasta com maior percentagem de C3A apresentou melhores resultados relativamente ao tempo de presa. Relativamente à radiopacidade, todas as pastas preparadas apresentaram resultados satisfatórios. Os resultados globais obtidos no âmbito deste trabalho permitem concluir por um elevado grau de comprimento dos objectivos inicialmente estabelecidos.
keywords Endodontic treatment, Bioceramic cements, Endodontic cement sealers, Mineral Trioxide Aggregate, Tricalcium silicate, Tricalcium aluminate.
abstract The main objectives of this work include the preparation and characterization of new formulations of MTA-based bioceramic endodontic cements, with enhanced performance in relation to the commercially available cements with regard to bioactivity and seal quality when applied to pulp lesions on healing and prevention of periapical lesions.
A secondary objective of this work was to determine the most suitable method for the preparation of high purity powders of the main components that impart hydraulic setting behaviour to the cement, namely C3S and C3A. The results demonstrated that the sol-gel and combustion synthesis methods are the most suitable ones for obtaining C3S and C3A, respectively. It has been found that the characteristics of these powders are influenced by factors such as cooling rate and environmental storage conditions, given their high affinity for water even in the form of vapour.
MTA-based bioceramic cements were prepared by mixing the C3S (20-38%) and C3A (40-74%) powders with an aqueous 2% PVA solution. In order to improve the behaviour of the cementitious pastes these two components were mixed in varying proportions and with different liquid/powder ratios. The effects of the addition of different minor components (zirconia oxide, zinc oxide, silica smoke) on the properties of the cements were also studied. It was found that the paste with higher percentage of C3A presented better results with respect to the setting time. Regarding radiopacity, all formulations presented satisfactory results. The overall results obtained in the scope of this work allow concluding by a high accomplishment degree of the objectives initially established.
i
Índice
Índice de Figuras ... v
Índice de Tabelas ... viii
Lista de Abreviaturas ... ix Enquadramento e Objetivos ... 3 1.1 Introdução ... 3 1.2 Objetivos ... 4 1.3. Estrutura da Tese ... 4 Estado da Arte ... 9 2.1. Constituição do Dente ... 9 2.2. Patologias ... 10 2.3. Endodontia ... 11 2.4. Cimentos Endodônticos... 12
2.4.1. Cimentos à base de Óxido de Zinco-eugenol ... 13
2.4.2. Hidróxido de Cálcio ... 15
2.4.3. Cimentos à base de Resina ... 16
2.4.3.1. Resinas Époxidas ... 16
2.4.3.2. Resina de Metacrilato ... 17
2.4.4. Cimentos à base de Ionómero de Vidro ... 17
2.5. Cimentos à base de MTA ... 18
2.5.1. Introdução ... 18 2.5.2. Composição ... 18 2.5.3. Propriedades MTA ... 19 2.5.3.1. Propriedades Químicas ... 19 2.5.3.2. Propriedades Físicas ... 20 2.5.4. Análogos de MTA ... 22
2.5.4.1. MTA Cinzento e MTA Branco ... 22
ii
2.5.4.3. MTA Fillapex ... 24
2.5.5. Vantagens e Desvantagens do MTA ... 25
2.5.6. Aplicações do MTA em Endodontia ... 25
2.5.6.1. Pulpotomia ... 25
2.5.6.2. Proteções Pulpares Diretas ... 26
2.5.6.3. Apexificação... 26
2.5.6.4. Perfurações Radiculares ... 27
2.6. Cimentos à base de C3A e C3S ... 27
2.6.1. Silicato Tricálcico (C3S) ... 27
2.6.2. Aluminato Tricálcico (C3A) ... 28
Materiais e Métodos ... 33
3.1. Etapa 1- Síntese dos Pós de C3S e C3A ... 34
3.2. Etapa 2 - Preparação de Cimentos Endodônticos Biocerâmicos ... 36
3.3. Caracterização dos Pós e dos Cimentos ... 37
3.3.1. Fases Cristalinas ... 37
3.2.2. Análise de Distribuição de Tamanho de Partícula ... 38
3.2.3. Microscopia Eletrónica de Varrimento ... 38
3.2.4. Tempo de Presa (IST e FST) ... 39
3.2.5. pH ... 39
3.2.6. Radiopacidade ... 39
3.2.7. Porosidade Total, Densidade Real e Densidade Aparente ... 40
3.2.7.1. Densidade Real ... 41
3.2.7.2. Densidade Aparente ... 41
3.2.8. Propriedades Mecânicas ... 42
3.2.9. Solubilidade ... 42
3.2.10. Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier ... 43
Resultados e Discussão da Obtenção dos Pós ... 47
iii
4.1.1. Pó precursor C3S ... 47
4.1.2. Pó precursor C3A ... 51
4.2. Espectroscopia na região do Infravermelho por Transformada de Fourier e Reflectância Total Atenuada ... 52
4.2.1. Pó C3S ... 52
4.2.2. Pó C3A ... 53
4.3. Tamanho e Distribuição de Tamanhos de Partícula ... 54
4.4. Microscopia Eletrónica de Varrimento ... 55
Resultados e Discussão dos Cimentos Endodônticos Biocerâmicos à base de MTA ... 65
5.1. Tempo de Presa ... 65 5.2. pH ... 66 5.3. Radiopacidade ... 67 5.4. Propriedades Mecânicas ... 68 5.5. Porosidade ... 72 5.6. Solubilidade ... 75 5.7. Difração Raios-X... 76
5.8. Microscopia Eletrónica de Varrimento ... 82
Conclusões e Trabalhos Futuros ... 89
6.1. Conclusões Gerais ... 89
6.2 Trabalhos Futuros ... 90
v
Índice de Figuras
Figura 1 ‒ Constituição do dente. (Adaptado de 10) ... 9
Figura 2 ‒ Representação dos vários estados de desenvolvimento da cárie. (Adaptado de 14). . 11
Figura 3 ‒ Aplicações do MTA. (Adaptado de 56). ... 25
Figura 4 ‒ Representação esquemática da técnica Sol-gel para síntese do C3S. ... 35 Figura 5 ‒ Representação esquemática da técnica de combustão para a síntese do C3A. ... 36 Figura 6 ‒ Representação dos moldes de silicone e das agulhas Gillmore para deteção do tempo de presa... 39 Figura 7 ‒ Representação do aparelho raios-X e dos moldes de acrílico utilizados para a medição da radiopacidade. ... 40 Figura 8 ‒ Representação do densímetro de mercúrio. ... 41 Figura 9 ‒ Representação do aparelho utilizado para a medição das propriedades mecânicas, bem como dos cilindros usados... 42 Figura 10 ‒ Difratogramas de raios-X, sendo o A) - Amostra C3S encostada à parede do cadinho com uma carga de 2 g sujeita a tratamento térmico de 1500 °C durante 1 h; B) - Centro da amostra C3S com as mesmas condições. CS) - Cartão do silicato de cálcio; S) - Cartão do óxido de silício. ... 47 Figura 11 ‒ Difratogramas de raios-X sendo o A) - Amostra C4S com uma carga de 10 g, sujeita a tratamento térmico de 1500 °C durante 1 h. B) – Amostra C4S com uma carga de 20 g, sujeita a tratamento térmico de 1500 °C durante 1 h. Ca(OH)2)- Cartão do hidróxido de cálcio. CS) -
Cartão do silicato de cálcio. ... 48 Figura 12 ‒ Difratogramas de raios-X, sendo a A) – Amostra C4S sujeita a um tratamento térmico de 1500 °C durante 1 h e quenching com almofariz metálico; B) – Amostra C4S sujeita a um tratamento térmico de 1500 °C durante 3 h e quenching em água; C3S) – Silicato tricálcico; Ca(OH)) – Hidróxido de cálcio; C2S) – Silicato dicálcico. ... 49 Figura 13 ‒ Difratogramas de raios-X, sendo o A) – Amostra C5S sujeita a tratamento térmico de 1550 °C durante 6 h; B) – Amostra C4S sujeita a tratamento térmico de 1550 °C durante 6 h; C) – Amostra C3S sujeita a tratamento térmico de 1550 °C durante 6 h; C3S) – Cartão Silicato tricálcico; C2S) – Cartão Silicato dicálcico; CaO) – Óxido de cálcio. ... 50 Figura 14 – Difratogramas de raios-X, sendo A) – Amostra C3S; B) – Cartão do silicato tricálcico. ... 50 Figura 15 – Difratograma de raios-X da amostra sintetizada usando ureia como combustível. 51 Figura 16 ‒ Difratograma de raios-X da amostra A sintetizada usando açúcar como combustível. C3A) – Cartão de aluminato tricálcico. ... 52 Figura 17 ‒ Espetro FTIR-ATR do pó C3S após moagem. ... 53
vi Figura 18 ‒ Espetro FTIR-ATR do pó C3A após moagem. ... 54 Figura 19 ‒ Curvas de distribuição dos tamanhos de partículas dos pós de C3S e C3A. ... 55 Figura 20 ‒ Micrografias dos pós dos componentes ativos do cimento através do SEM com ampliações de x500 e x2000. (a) e (b) – C3A não moído; (c) e (d) – C3A moído em etanol durante 1 h; (e) e (f) – C3S não moído; (g) e (h) - C3S moído em etanol durante 2 h. ... 56 Figura 21 ‒ Micrografias SEM dos pós dos componentes ativos do cimento com diferentes tipos de moagem, e com ampliações de x500 e x2000. (a) e (b)-C3A moído em etanol; (c) e (d)- C3A moído a seco; (e) e (f)- C3S moído em etanol; (g) e (h)- C3S moído a seco durante 15 minutos; (i) e (j)- C3S moído a seco durante 20 minutos. ... 57 Figura 22 ‒ Micrografias SEM dos pós precursores e dos pós comercializados com ampliações de x500 e x2000: (a) e (b) – GMTA; (c) e (d) – WMTA; (e) e (f) – C3A moído a seco durante 15 minutos; (g) e (h) - C3S moído em etanol durante 2 h. ... 59 Figura 23 ‒ Mapeamento elementar do pó do WMTA. ... 60 Figura 24 ‒ Análise dos tamanhos de partículas através do programa Image J dos pós de C3A e de C3S, moídos em moinho de atrito em etanol durante 1 h e 2 h, respetivamente. ... 61 Figura 25 ‒ Análise dos tamanhos de partícula através do programa Image J dos pós de C3A e C3S, submetidos a diferentes tipos de moagem: moinho de atrito em etanol durante 1 h (C3A) e 2 h (C3S); moídos a seco durante 15 minutos (C3A) e 20 minutos (C3S). ... 62 Figura 26 ‒ IST e FST dos primeiros estudos. ... 65 Figura 27 ‒ IST e FST das pastas cimentícias preparadas com a solução de 2% de PVA. ... 66 Figura 28 ‒ Valores de pH registados antes e depois da presa dos diferentes cimentos preparados com a solução de 2% de PVA. ... 67 Figura 29 ‒ Radiocapidade dos cimentos: (a) – Cimento A; (b) – Cimento B; (c) – Cimento C, preparados com a solução de 2% de PVA; e (d) – Cimento de MTA comercializado preparado com água. ... 68 Figura 30 ‒ Evolução da resistência à compressão dos cimentos medida ao fim de 1, 7 e 21 dias: (a)- cimento A, (b)- cimento B e (c)- cimento C, preparados com a solução de 2% de PVA. .... 69 Figura 31 ‒ Evolução da resistência à compressão dos cimentos ao fim de: (a) 1 dia; (b) 7 dias; (c) 21 dias, preparados com a solução de 2% de PVA. ... 71 Figura 32 ‒ Comparação da resistência à compressão ao fim de 1 dia, dos cimentos preparados com diferentes líquidos. ... 72 Figura 33 – Evolução da porosidade medida ao fim de 1, 7 e 21 dias: (a) Cimento A; (b) Cimento B; (c) Cimento C, preparados com a solução de 2% de PVA. ... 73 Figura 34 ‒ Resistência à compressão e porosidade dos cimentos A, B e C: (a, c, e) Resistência à compressão; (b, d, f) Porosidade; (a, b) Cimento A; (c, d) Cimento B; (e, f) Cimento C. ... 74
vii Figura 35 ‒ Solubilidade dos cimentos medida ao fim do primeiro e sétimo dias: (a) A; (b) B; (c) C. ... 75 Figura 36 – Difratogramas de raios-X do cimento A colocado em meio seco, com razão L/P = 1 ao fim de 1, 7 e 21 dias... 76 Figura 37 – Representação da quantificação de fases e da resistência à compressão do cimento A. ... 77 Figura 38 – Representação da quantificação de fases e da resistência à compressão do cimento C. ... 78 Figura 39 – Representação da quantificação de fases e da resistência à compressão do cimento B. ... 80 Figura 40 – Representação da quantificação de fases e da resistência à compressão dos cimentos A – 1, B – 1 e C – 1. ... 81 Figura 41 – Micrografias SEM das superfícies de fratura dos cimentos ao fim do primeiro dia, com ampliações de x1000 e x5000. ... 83 Figura 42 ‒ Micrografias SEM das superfícies de fratura dos cimentos ao fim do sétimo dia, com ampliações de x1000 e x5000. ... 84 Figura 43 ‒ Micrografias SEM das superfícies de fratura dos cimentos ao fim do vigésimo primeiro dia, com ampliações de x1000 e x5000. ... 85 Figura 44 – Mapeamento elementar por EDS dos cimentos A, B e C ao fim do primeiro dia. . 86
viii
Índice de Tabelas
Tabela 1 ‒ Composição e marcas de cimentos à base de óxido de zinco-eugenol (wt%).22 ... 14
Tabela 2 ‒ Marcas e composições de cimentos à base de resina epóxi.22 ... 16
Tabela 3 ‒ Marcas e composições de cimentos à base de resina metacrilato22. ... 17
Tabela 4 ‒ Composição química do GMTA e WMTA (wt%).36 ... 23
Tabela 5 ‒ Composição do cimento Fillapex.68 ... 24
Tabela 6 ‒ Etapas do trabalho desenvolvido e técnicas de caracterização utilizadas. ... 33 Tabela 7 ‒ Resumo dos métodos e materiais utilizados. ... 34 Tabela 8 ‒ Concentração em peso (wt%) dos compostos da fase sólida. ... 37 Tabela 9 ‒ Representação de diferentes cimentos com o mesmo líquido, estando o sólido representado na Tabela 8. ... 37 Tabela 10 ‒ Cartões padrão utilizados para a identificação das fases cristalinas. ... 37 Tabela 11 ‒ Caracterização do pó C3S a partir da análise do espetro FTIR-ATR. ... 52 Tabela 12 ‒ Caracterização do pó C3A a partir da análise do espetro FTIR-ATR. ... 53 Tabela 13 ‒ Análise do tamanho de partícula através do programa Image J, utilizando diferentes tipos de moagem. ... 61 Tabela 14 – Representação dos valores de resistência à compressão dos cimentos A, B e C mantidos em meio húmido, com razões L/P de 1,00 e 1,38 ao fim de 1 e 21 dias. ... 70
ix
Lista de Abreviaturas
C3A- Aluminato Tricálcico
C3S- Silicato Tricálcico
DRX- Difração de Raios-X
EDS- Espectroscopia de Raios-X por Dispersão em Energia
FDA- Food and Drug Administration
FST- Tempo de Presa Final
FTIR- Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier
FTIR-ATR- Espectroscopia na região do Infravermelho por Transformada de Fourier e Reflectância Total Atenuada
GMTA- MTA Cinzento
IST- Tempo de Presa Inicial
MTA- Mineral Trióxido
PVA- Álcool Polivinílico
Razão L/P- Razão líquido/pó
SBF- Simulated Body Fluid
SEM- Microscopia Eletrónica de Varrimento
WMTA- MTA Branco
1
Capítulo I
Enquadramento e Objetivos
3
Enquadramento e Objetivos
1.1 Introdução
Os seres humanos são afetados por infeções da cavidade oral, mais especificamente por patologias pulpares e periapicais, as quais têm despertado o interesse por parte dos investigadores no sentido de encontrar soluções adequadas para estes problemas de
saúde.1
A cavidade oral contém uma grande variedade de microrganismos que podem formar biofilmes e causar doenças infeciosas, como cáries e periodontites. A cárie dentária, se não for adequadamente controlada, pode progredir da superfície do esmalte para a dentina e, finalmente, as bactérias envolvidas podem invadir os tecidos pulpares subjacentes, levando à pulpite e à patologia dos tecidos periapicais. A terapia endodôntica ou tratamento endodôntico é uma sequência de procedimentos para tratar a polpa dentária irreversível afetada ou necrosada, o que resulta na eliminação da infeção e na proteção
do dente descontaminado duma futura invasão microbiana.2
Na maioria dos casos a causa da patologia pulpar é biológica, ou seja, a cárie. Contudo, os fatores químicos e físicos não devem ser esquecidos. Se uma alteração pulpar não for tratada vai evoluir para uma necrose pulpar. A necrose pulpar consiste na completa extinção dos processos metabólicos do tecido pulpar e, se não for feita a necropulpectomia, que consiste na remoção dos tecidos necrosados do interior do canal radicular, os produtos tóxicos bacterianos e da decomposição tecidual vão afetar os tecidos que estão em contacto com o canal radicular (os tecidos periapicais), via foramen
apical, dando origem às periapicopatias ou alterações periapicais.3
Perante estas lesões, é necessário um tratamento restaurador, com a função de preencher e selar os canais evitando a recontaminação dos mesmos, bem como dificultar ou até mesmo impossibilitar o crescimento de bactérias residuais que não foram
eliminadas durante o processo de limpeza e desinfeção.4
Como solução, surgiram os cimentos endodônticos biocompatíveis, radiopacos, bioactivos e com um tempo de presa adequado para permitirem uma boa selagem e
regeneração dos tecidos lesados.5 Durante muitos anos, foram utilizados materiais como
4 ionómero de vidro. No entanto, estes cimentos apresentavam como desvantagens a infiltração bacteriana, toxicidade e sensibilidade na presença de humidade, provocando falta de qualidade do selamento do sistema de canais radiculares. Sendo assim, é necessário usar um material com características biológicas adequadas para permitir um
bom selamento do sistema de canais radiculares e eliminar estas desvantagens.6,7
Para colmatar estes problemas surgiu o cimento à base de minerais trióxido (MTA). O MTA foi desenvolvido nos anos 90 na Universidade Loma Linda, na Califórnia, Estados Unidos para reparação de perfurações da raiz e barreira apical. Em 1998 recebeu a aprovação da Food and Drug Administration (FDA) para a sua comercialização, tendo
sindo lançado no mercado com o nome de ProRoot® MTA.8,9
1.2 Objetivos
Os principais objetivos deste projeto consistem em:
(1) Preparar e caracterizar uma nova formulação de cimentos endodônticos biocerâmicos à base MTA;
(2) Melhorar o desempenho do cimento à base de MTA de forma a obter uma boa selagem e bioatividade;
(3) Aplicar este cimento em lesões pulpares na cicatrização e prevenção de lesões periapicais.
Para isso, é necessário atingir os seguintes objetivos específicos:
(a) Obtenção e caracterização dos pós silicato tricálcico (C3S) e aluminato tricálcico (C3A);
(b) Obtenção e caracterização dos cimentos endodônticos biocerâmicos à base de MTA.
1.3. Estrutura da Tese
De forma a ajudar a compreender o trabalho realizado e facilitar a leitura, este documento está dividido nos seguintes capítulos:
5 Capítulo I - Enquadramento e Objetivos: neste capítulo pretende-se enquadrar o tema, enunciar os objetivos e a estrutura da tese.
Capítulo II - Estado da Arte: apresenta a revisão do estado da arte e os conhecimentos gerais sobre o tema, abordando também o cimento à base de MTA;
Capítulo III - Materiais e Métodos: descreve o procedimento experimental, bem como as técnicas de caracterização usadas.
Capítulo IV- Resultados e Discussão da Obtenção dos Pós: caracterização dos pós C3S e C3A, tendo como objetivo compreender as suas as propriedades físicas e químicas. Capítulo V – Resultados e Discussão dos Cimentos Endodônticos Biocerâmicos à base de MTA: estuda a influência de diversos fatores (tempo de presa, razão líquido/pó, distribuição de tamanho de partícula, adição de aditivos, entre outros) para aplicação em dentes afetados por cáries.
Capítulo VI – Conclusões e Trabalhos Futuros: apresenta as conclusões finais do trabalho e sugestões a considerar para trabalhos futuros.
7
Capítulo II
9
Estado da Arte
2.1. Constituição do Dente
O órgão dentário é constituído por um colo anatómico, uma coroa recoberta por esmalte e uma raiz com cemento que o suporta ao osso (Fig. 1). O colo encontra-se entre a coroa e a raiz do dente sendo facilmente visível no dente isolado. A coroa é a parte do dente visível exposta à cavidade oral e a cavidade existente no interior do dente é conhecida como cavidade pulpar. Esta encontra-se preenchida por vasos sanguíneos, nervos e tecido conjuntivo, formando assim a polpa. Os vasos sanguíneos e os nervos atravessam e saem da polpa por orifícios radiculares, existindo um dos principais na extremidade da raiz, chamado de foramen apical. A cavidade pulpar é dividida em câmara pulpar e canal radicular, em que a câmara pulpar é o espaço localizado no interior da coroa dentária, enquanto que o canal radicular localiza-se na raiz e estende-se até ao
ápex.10–12
Figura 1 ‒ Constituição do dente. (Adaptado de 10)
A dentina é um tecido mineralizado que envolve a cavidade pulpar, estabelecendo com esta ligações através dos seus túbulos dentinários. Os túbulos dentinários são pequenos canais que atravessam toda a dentina, sendo considerados a estrutura principal desta. A dentina é composta por 70% em peso de material inorgânico, sendo o fosfato de cálcio o principal constituinte. Por sua vez, o tecido que reveste a coroa do dente é
10 constituído por uma substância extremamente dura, acelular e sem vitalidade, o esmalte. O esmalte dentário é o tecido mais mineralizado existente no corpo humano com uma composição de 96% em peso de material inorgânico, 4% em peso de material orgânico e
água. Para além disso, protege os dentes da abrasão e dos ácidos produzidos pelas
bactérias existentes na cavidade oral.10–12
A raiz é a parte do dente que se encontra inserida no osso maxilar e mandibular, por isso, não se encontra visível na cavidade bucal. Esta é constituída por cemento, que se caracteriza como uma substância mineralizada celular que se liga ao osso através do
ligamento periodontal.10,11
2.2. Patologias
As principais patologias dentárias são a doença periodontal, as cáries e as patologias pulpares com as consequentes periodontites apicais. A doença periodontal deve-se à inflamação e destruição das estruturas periodontais, gengiva e osso alveolar, e é uma das principais causas de perda de dentes em adultos. Contudo, existem outras doenças, como a gengivite, que em estados mais avançados evoluem para doenças periodontais. A gengivite consiste na inflamação da gengiva, causada pela acumulação de partículas
alimentares que não são removidas pela escovagem e pela utilização do fio dental.10
As cáries consistem na destruição do esmalte, através dos ácidos produzidos pelas bactérias (Fig. 2). Uma vez que o esmalte é um tecido inerte e não regenera, torna-se necessário restaurar o dente afetado para prevenir a progressão da doença. No entanto, num estado mais avançado a cárie atinge a dentina e a polpa (altamente inervada), com desenvolvimento da patologia pulpar, com necrose consequente, sendo necessário
realizar o tratamento endodôntico.10 A cárie é uma doença que afeta quase 90% da
população portuguesa e para diminuir este valor é necessário efetuar uma higiene oral diária corretamente, passando por escovar os dentes pelo menos duas vezes ao dia, após as refeições, com uma pasta que contenha flúor e utilizar fio dentário pelo menos uma vez ao dia, sendo ideal à noite. Para além disso, é importante consultar o médico dentista
11
Figura 2 ‒ Representação dos vários estados de desenvolvimento da cárie. (Adaptado de 14).
2.3. Endodontia
Os seres humanos são bastante afetados por patologias na cavidade oral, mais especificamente por patologias de origem pulpares e periapicais. Devido ao facto da patologia pulpar ser a infeção que mais afeta o ser humano, o interesse em estudar, prevenir e tratar esta doença constitui um ponto de interesse para a atividade científica e
aplicação posterior em clínica.1
A endodontia previne ou trata as patologias de origem endodôntica e periapical, permitindo assim que o dente afetado reestabeleça as suas funções, tanto estéticas como
funcionais. Este processo permite preencher e selar a cavidade pulpar e os canais
radiculares, evitando a recontaminação dos mesmos, dificultando ou até mesmo impossibilitando o crescimento de bactérias residuais que não foram eliminadas durante
o processo de limpeza e desinfeção.4
A selagem tridimensional de todo o espaço dos canais radiculares é uma tarefa desafiadora, uma vez que é necessário utilizar um material de preenchimento biocompatível para ser atingido o sucesso do tratamento endodôntico. O preenchimento dos canais radiculares é realizado utilizando dois componentes principais: a guta-percha (material sólido) e um cimento de ligação (material plástico). A guta-percha é um material biocompatível favorável para preenchimento dos canais radiculares, no entanto, não é adequado para ser usado isoladamente e produzir a perfeita obturação do sistema de canais radiculares, pois não possui adesão à superfície da dentina. Por isso, a solução
12 passa pelo uso de cimentos endodônticos para preencher as irregularidades e
discrepâncias entre a guta-percha e as paredes dos canais radiculares.15,16
Os cimentos devem apresentar propriedades essenciais para que possam ser utilizados clinicamente. Estas consistem na capacidade de preenchimento e selagem, estabilidade dimensional, não ser solúvel nos fluídos orgânicos tecidulares, ser radiopaco, ter um bom escoamento, não produzir alterações cromáticas, ter adequado tempo de trabalho, tomar presa e ser de fácil manipulação e remoção (caso seja necessário), promover cimentogénese, ser biocompatível e não ser irritante para os tecidos
periapicais.4
Contudo, houve a necessidade de implementar outras características para melhorar a performance dos cimentos endodônticos, devido à evolução dos novos materiais e dos conceitos reabilitadores da era da odontologia. Um bom exemplo é a ausência de eugenol, porque é neurotóxico e interfere com a resistência de união dos sistemas resinosos e a bioatividade, isto é, a capacidade de um material se integrar aos tecidos e estruturas do
organismo ao qual está em contacto.4
2.4. Cimentos Endodônticos
Ao longo dos anos as propriedades que os cimentos endodônticos devem apresentar têm sido estudadas, para que executem um comportamento ideal na terapêutica endodôntica. Na atualidade existe uma variedade de cimentos endodônticos comercialmente disponíveis, tais como cimentos à base de óxido de zinco-eugenol, à base de hidróxido de cálcio, à base de ionómero, à base de resinas e mais recentemente cimentos à base de minerais trióxido (MTA). Contudo, quando se estuda o comportamento dos diferentes cimentos que tentam aliar propriedades químicas, físicas e biológicas,
verifica-se que cada um apreverifica-senta verifica-sempre vantagens e desvantagens.17
Para Grossman (1982), os cimentos endodônticos deveriam apresentar as seguintes
características18:
• Fluidez com o intuito de se obter uma boa adesão entre a guta-percha e a parede do canal;
• Bom selamento hermético;
13 • Finas partículas de pó de modo a que se misturem facilmente com um
líquido;
• Após endurecimento, não haver contração;
• Bacteriostaticidade, ou seja, não haver incentivo do crescimento bacteriano;
• Difusão lenta;
• Ser insolúvel nos fluidos teciduais; • Elevada tolerância pelo tecido periapical;
• Solubilidade em solventes comuns, caso haja necessidade de a obturação do canal radicular ser removida;
• Biocompatibilidade.
Para além destas características, é importante referir duas outras que são o tempo de trabalho, período de tempo durante o qual é possível manipular o cimento, sem que as suas propriedades sejam alteradas, e o tempo de presa que corresponde ao tempo necessário para que o cimento possa atingir as suas propriedades definitivas. Relativamente ao tempo de trabalho, este deve ser tão longo quanto possível, enquanto que o tempo de presa deve ser tão curto quanto possível, uma vez que é bastante
complicado manter o canal seco.19
2.4.1. Cimentos à base de Óxido de Zinco-eugenol
Em 1936, foram apresentados na endodontia por Grossman18 os cimentos à base de
óxido de zinco-eugenol, com o objetivo de serem utilizados juntamente com os cones de
guta-percha na obturação de canais radiculares. Estes foram durante muito tempo o
cimento base usados em endodontia.20
A composição mais básica é óxido de zinco em pó e eugenol como líquido. Nestes cimentos, o eugenol é o principal veículo de mistura e, o óxido de zinco é peneirado
finamente para aumentar a fluidez do cimento.21 Na Tabela 1 apresenta-se a composição
14
Tabela 1 ‒ Composição e marcas de cimentos à base de óxido de zinco-eugenol (wt%).22
A presa do cimento realiza-se por reação ácido-base, onde o óxido de zinco atua como base e o eugenol como ácido, criando-se assim um sal quelato de eugenelato de zinco e água. A água é fundamental, uma vez que funciona como um acelerador da reação
de presa.20,22,23
O eugenol e o óxido de zinco apresentam propriedades antibacterianas, mas ambos apresentam efeito citotóxico. Dependendo da concentração do eugenol, os efeitos biológicos alteram-se. Por exemplo, elevadas concentrações de eugenol inibem o crescimento e a respiração celular, levando à morte das células, e promovem alterações vasculares, como a vasodilatação. Contudo, em doses baixas apresentam boas propriedades farmacológicas, como ação anti-inflamatória e analgésica. Para além disso, o eugenol inibe a reação de polimerização das resinas, condicionando o tipo de
restauração.20,24,25
A estes cimentos são adicionados produtos químicos que podem ser citotóxicos, como o paraformaldeído que confere efeitos antimicrobianos e germicidas, ou resina ou bálsamo do Canadá, que exercem uma ação antisséptica, com o intuito de melhorar a
adesão à dentina.21
As principais vantagens dos cimentos à base de óxido de zinco-eugenol incluem: baixa contração sofrida durante a polimerização em comparação com cimentos à base de resina; terem características antibacterianas de longa duração; serem radiopacos e fáceis de manipular; a relação líquido/pó 1:3 permite que haja expansão volumétrica de
guta-percha e estabilidade dimensional. No entanto, apresentam também algumas
desvantagens tais como: fraca adaptação às paredes dos canais; propriedades de selamento inferiores em relação a outros cimentos; libertação de formaldeído que é
Marcas Composição Roth Sealer® Kerr PCS® Procoseal® Endomethasone® Pó Líquido Óxido de zinco - 42% Eugenol Resina Staybelite - 27% Subcarbonato de bismuto - 15% Sulfato de bário - 15%
15 classificado como altamente tóxico; maior solubilidade relativamente a outros cimentos,
havendo maior probabilidade de microinfiltrações.22
2.4.2. Hidróxido de Cálcio
Os cimentos à base de hidróxido de cálcio (HC) foram introduzidos por Herman em 1920, com o intuito de aproveitar as propriedades biológicas do hidróxido de cálcio puro, especialmente a capacidade de estimular a calcificação, e reuni-las num cimento
obturador, permitindo assim um bom selamento radicular.20,26
As duas principais causas para uso destes cimentos são a estimulação dos tecidos
periapicais para promover a regeneração e os efeitos antimicrobianos.26
Estes cimentos quando são utilizados para efeito terapêuticos, necessitam que o
hidróxido de cálcio se dissocie em iões cálcio (Ca2+) e iões hidroxilo (OH−) e os liberte,
podendo afetar a integridade estrutural do cimento, comprometendo o selamento a longo
prazo.20,26
As marcas mais conhecidas deste género de material são o Sealapex (Kerr, Romulus, MI, USA) e o Apexit (Ivoclar Vivadent, Schaan, Liechtenstein). O mecanismo de atuação destes materiais é muito complexo, uma vez que em contacto com humidades, ocorre a produção de uma superfície dura. No entanto, a parte mais profundo da mistura pode
permanecer numa consistência pastosa.27
Para que ocorra um bom selamento radicular é necessário que os cimentos à base de hidróxido de cálcio obedeçam a certos requisitos físico-químicos. No entanto isso não se verifica, uma vez que apresentam como desvantagens a pouca fluidez, não ser radiopaco, não ter boa viscosidade e não aderir à dentina, ser permeável e solubilizado com o
tempo.20,28–30
Como vantagens, o hidróxido de cálcio apresenta capacidade de estimular os tecidos periapicais, ser bactericida e bacteriostático, ser barato e de fácil manuseamento, e ter
uma ação na reabsorção interna.28–30
Os cimentos à base de hidróxido de cálcio passaram a ser utilizados para recobrimento pulpar, medicação intra-canal, em técnicas de apexificação e na composição
16
2.4.3. Cimentos à base de Resina
Schroeder em 1981, introduziu na endodontia cimentos à base de resina, com objetivo de substituírem os cimentos de óxido de zinco-eugenol. Os cimentos à base de resina ainda hoje são bastante aplicados, devido à sua baixa solubilidade e boa capacidade
de selamento.31
2.4.3.1. Resinas Époxidas
Andre Schroeder desenvolveu o cimento, uma resina bisfenol que utiliza metamina para polimerização (AH26). Uma vez que a metanima libertava formaldeído durante a reação de polimerização, esta foi substituída por uma mistura de aminas que permitia a
polimerização sem a formação de formaldeído, criando-se assim o AH Plus.20,22 A
composição destes cimentos encontra-se na Tabela 2, apresentada em baixo.
Tabela 2 ‒ Marcas e composições de cimentos à base de resina epóxi.22
Marcas Composição AH Plus® AH 26® TopSeal® 2-Seal® Diepóxido Tungstato de cálcio Óxido de zircónio Aerosil Pigmentos 1- Amino adamantano N,N’-dibenzoilo-5-oxa-nonandiamina-1,9 TCD-Diamina
Cohen et al.32 realizou um estudo onde compara a libertação de formaldeído por estes
dois cimentos e verificou que o AH Plus liberta uma quantidade mínima em relação ao AH26. Para além disso, após a realização de um outro estudo mais recente, por Evcil et
al33, verificou-se que não havia presença de formaldeído no AH Plus. O AH Plus
apresenta outras vantagens como a rápida polimerização, a radiopacidade, maior
17 2.4.3.2. Resina de Metacrilato
Os cimentos à base de resina de metacrilato surgiram com o objetivo de obter uma adesão física e química às paredes da dentina canalar e ao material de obturação. Um dos
cimentos mais conhecido é o EndoRez®, baseado em uretanodimetacrilato (UDMA) e
apresenta características hidrofílicas que melhoram o seu comportamento, até mesmo na
presença de água.34 Na Tabela 3 apresenta-se a composição destes cimentos.
Tabela 3 ‒ Marcas e composições de cimentos à base de resina metacrilato22.
Marcas Composição Hydron® Bisfenol−A−glicidildimetacrilato (BisGMA) Uretanodimetacrilato (UDMA) Hidróxido de cálcio Sulfato de bário Vidro de bário Sílica
2-Hidroxietil metacrilato (HEMA)
EndoREZ® Realseal® Epiphany® Fibrefill® Realseal SE® Metaseal® Smartseal®
Estes cimentos apresentam como vantagens um melhor selamento quando usado com
Resilon, o EndoREZ® é tolerado pelo tecido conjuntivo e ósseo e, para além disso são
facilmente removidos. Contudo, a resistência à fratura é ainda um aspeto que não está
bem documentado.22
2.4.4. Cimentos à base de Ionómero de Vidro
Os cimentos à base de ionómero de vidro surgiram no final década de 60 por Wilson
& Kent e foram introduzidos no mercado em 1975.35 Estes consistem em partículas
inorgânicas de vidro dispersas numa matriz insolúvel de hidrogel. Os cimentos
tradicionais são constituídos por alumina, sílica e ácido polialcenóico.20
O cimento mais conhecido é o Ketac-Endo®, contudo os cimentos à base de ionómero
de vidro tem pouca representação comercial.20
Apresentam características antimicrobianas e capacidade de adesão à estrutura
18 Realizaram-se estudos celulares e verificou-se que, após a mistura, estes cimentos apresentavam elevada citotoxicidade, provavelmente devido à libertação de alumínio,
contudo, a toxicidade diminuía ou era nula após a presa.20
2.5. Cimentos à base de MTA
2.5.1. Introdução
Durante muitos anos, os materiais como a amálgama, cimentos baseados em óxido de zinco-eugenol, cimentos à base de resina e cimentos de ionómero de vidro foram utilizados como materiais de retrobturação. No entanto, estes cimentos apresentavam como desvantagens a infiltração bacteriana, toxicidade e sensibilidade na presença de humidade, provocando falta de qualidade do selamento do sistema de canais radiculares. Em terapêuticas como proteções pulpares diretas, apexificação, maturogénese, perfurações radiculares e retrobturações em cirurgia periapical, é necessário usar um material com características biológicas adequadas para permitir um bom selamento do
sistema de canais radiculares e eliminar estas desvantagens.7
Para colmatar estes problemas surgiu o cimento à base de minerais trióxido (MTA). O MTA foi desenvolvido nos anos 90 na Universidade Loma Linda, na Califórnia, Estados Unidos para reparação de perfurações da raiz e barreira apical. Em 1998 recebeu a aprovação da FDA para a sua comercialização, tendo sindo lançado no mercado com o
nome de ProRoot® MTA (Tulsa Dental Products, Tulsa, OK, USA).8,9,36
2.5.2. Composição
O MTA consiste num pó que contém pequenas partículas hidrofílicas que tomam presa em contacto com água. Este é composto por 75% de cimento Portland, 20% de óxido de bismuto e 5% de sulfato de cálcio dihidratado (percentagem ponderal), sendo que o cimento Portland é formado por silicato dicálcico, silicato tricálcico, aluminato tricálcico e aluminoferrato tetracálcico. Apesar do componente principal do MTA ser o cimento Portland, estes não são idênticos, uma vez que os produtos de MTA apresentam um tamanho médio de partícula menor e contêm menos metais pesados tóxicos do que o
19
2.5.3. Propriedades MTA
2.5.3.1. Propriedades Químicas
Quando o MTA em pó é misturado com água, forma-se o hidróxido de cálcio (CH) e o silicato de cálcio hidratado, eventualmente transformados num gel sólido pouco cristalizado e poroso. A proporção de silicato de cálcio diminui, uma vez que existe formação de um precipitado de cálcio. O cálcio precipitado produz CH, sendo a causa da alta alcalinidade do MTA após a hidratação. A fonte de produção do CH é uma questão
controversa. Camilleri39 acredita que o CH é formado a partir de silicato dicálcico e
tricálcico após a mistura do pó de MTA com água, enquanto que Dammaschke et al.40,
relataram que o CH é um produto da hidrogenação do aluminato tricálcico.41
2.5.3.1.1. pH
O pH alcalino é influenciado pela libertação de iões de cálcio e pelo tempo de presa do material. Os iões de cálcio têm origem na formação de hidróxido de cálcio durante as reações de hidratação, permitindo que o pH estabilize quando a solução se torna saturada
com moléculas de hidróxido de cálcio.5,42,43
O MTA apresenta um valor de pH inicial de 10,2, mas vai aumentando ao longo do tempo, atingindo um pH máximo de 12,5, após tomar presa. Uma das razões das
propriedades antimicrobianas do MTA é o pH alcalino.5,36,41,44
2.5.3.1.2. Tempo de presa (setting time)
O tempo de presa consiste no tempo necessário que o cimento necessita para atingir
as suas propriedades definitivas devendo ser tão curto quanto possível.19 Para avaliar o
endurecimento do cimento existem dois métodos tradicionais padronizados conhecidos como o método da agulha de Vicat [Standard Test Method for Time of Setting of
Hydraulic Cement by Vicat Needl (ASTM C191-18)45] e o método das agulhas Gillmore
[Standard Test Method for Time-of Setting of Hydraulic-Cement Paste by Gillmore
Needles (ASTM C266-15)46], no entanto, este último é o mais comumente utilizado. A
maior diferença entre estes dois métodos consiste no número de agulhas utilizadas, sendo que o método de Vicat utiliza apenas uma agulha que permite determinar o tempo de presa inicial (IST) ou final (FST), dependendo do diâmetro da agulha e do seu peso. Enquanto que o método de Gillmore utiliza duas agulhas diferentes, que permite medir o
20 IST, com uma agulha leve e grossa, bem como o FST, com uma agulha pesada e fina. O IST corresponde à duração entre a mistura em pó com água e o momento em que o cimento começa a precipitação, mostrando as mudanças físicas. O FST é a duração entre
a mistura em pó com água e o momento em que o cimento solidifica.47
Este parâmetro (tempo de presa) varia consoante o material, a composição e os radiopacificadores, e relativamente ao MTA tem uma duração de 165±5 min. A presença
de sulfato de cálcio controla a presa do MTA, impedindo que esta seja instantânea.41,43,44
Hoje em dia, são efetuadas várias investigações com o objetivo de manter as características de biocompatibilidade do MTA com a inclusão de aceleradores de presa,
como por exemplo o cloreto de cálcio, nitrato de cálcio, entre outros.41,43,48
2.5.3.2. Propriedades Físicas
A hidratação do pó de MTA origina um gel coloidal que solidifica formando uma estrutura rígida. As características da mistura são afetadas pelos seguintes fatores: o tamanho de partícula; a razão líquido/pó (L/P); a temperatura e humidade ambiente e a quantidade de ar presente na mistura. Estes fatores são muito difíceis de controlar proporcionando uma diversidade de resultados em relação às propriedades físicas do MTA.41,49
2.5.3.2.1. Razão líquido/pó
A razão líquido/pó é um parâmetro muito importante, uma vez que pode determinar
várias propriedades do cimento50, tais como tempo de presa 51,52,comportamento
reológico 50 e resistência mecânica52. Maiores razões de líquido/pó levam a uma
diminuição na resistência mecânica e a um aumento de valores de IST e FST, o que pode ser explicado pelo aumento na porosidade causada pelas maiores quantidades de fase
líquida.52
O endurecimento do MTA e do cimento Portland depende de vários fatores, como a quantidade de água utilizada durante a mistura, a forma de como se mistura o material, a
pressão usada na compactação do material, a humidade e a temperatura ambiente.49 Uma
razão líquido/pó desajustada pode alterar as características físico-químicas do MTA.43
O fabricante do ProRoot® MTA recomenda um razão líquido/pó de 1:3, no entanto
21 humidade promove uma maior fluidez do material e perda de consistência, existindo
maior dificuldade na sua manipulação.49 Por isso, a adição de pó pode ser vista como uma
vantagem, devido à difícil manipulação e consistência do cimento hidratado.49 Valores
elevados de razão líquido/pó aumentam a solubilidade e a porosidade, provocando perturbações nocivas nas propriedades biológicas, antibacterianas e antifúngicas do
material.41,54
2.5.3.2.2. Tamanho e Forma de Partícula
O tamanho de partícula influencia as propriedades do MTA, sendo que este material deverá apresentar partículas com tamanho pequeno para permitir uma maior área de contacto com o líquido, um acréscimo na coesividade, na resistência inicial e na facilidade
de manipulação.40,41,43,55,56 Portanto, é importante que este material tenha um tamanho e
forma adequados. De acordo com Komabayashi55, a forma das partículas irá influenciar
a profundidade de penetração das mesmas. A forma das partículas depende da fase em que o material é observado, assim como o meio em que está introduzido.
2.5.3.2.3. Porosidade
Durante a hidratação do MTA é originada uma matriz porosa, devido às bolhas de ar
que entram na mistura e à presença de poros e canais na sua estrutura.49 No entanto,
durante a presa do material, a porosidade derivada das bolhas de ar diminui devido à formação de silicato de cálcio hidratado (C‒S‒H) que vai preencher os espaços livres,
promovendo uma expensão do material.43
A porosidade do MTA é influenciada pelos seguintes fatores: quantidade de água usada na mistura; entrada de bolhas de ar durante a junção do pó com o líquido;
quantidade de óxido de bismuto e o valor de pH acídico no ambiente circundante.41,42,49
A porosidade dos materiais leva a modificações nas características do MTA, como o aumento da solubilidade e degradação, afetando a sua capacidade de prevenção da
microinfiltração, assim como a diminuição da sua resistência.57
2.5.3.2.4. Solubilidade
A solubilidade de um material é designada como a porção de material que pode ser dissolvida numa determinada quantidade de solvente. O MTA não exibe sinais de
22 solubilidade, contudo na presença de elevadas quantidades de água esta pode
aumentar.41,44
2.5.3.2.5. Radiopacidade
A possibilidade de distinguir o material a nível canalar das estruturas circundantes através de meios imagiológicos, é uma das características mais essenciais para o uso do
mesmo. Para isso, é necessário que este apresente radiopacidade.57,58
O cimento Portland não apresenta uma radiopacidade adequada, sendo necessário a introdução de substâncias radiopacificadoras. É importante que estas substâncias apresentem as seguintes características: serem livres de contaminantes e inertes; não tóxicas e usadas em quantidades reduzidas. A maior parte dos materiais não é inerte e
interfere nas propriedades físicas do MTA.59
O óxido de bismuto é o material mais usado para conceder a radiopacidade, estando
presente na composição do MTA em 20%.44,60,61 O bismuto afeta a precipitação de CH
após a hidratação do MTA, uma vez que este se dissolve em meio ácido. Ao colocá-lo num meio ácido, como em tecidos inflamatórios, este liberta-se no meio, diminuindo a
biocompatibilidade do MTA, uma vez que não estimula a proliferação celular.41
O óxido
de bismuto também diminui a estabilidade mecânica, aumenta a porosidade, sendo que
este aumento, promove o aumento da solubilidade e posterior degradação do material.57,62
Para além disso, o óxido de bismuto é um pó amarelo que quando separado do cimento, pode apresentar uma cor acinzentada promovendo o escurecimento do dente, caso seja
usado para cobrimento da polpa coronária.63 Para colmatar os problemas associados ao
óxido de bismuto sugeriram-se outras moléculas, como por exemplo, óxido de zircónio, tungstato de cálcio, sulfato de bário, óxido de zinco e metais com elevado peso atómico,
como o ouro, a prata e ligas de estanho.42,57,59,64,65
2.5.4. Análogos de MTA
2.5.4.1. MTA Cinzento e MTA Branco
Existem duas formas de MTA: o MTA cinzento (GMTA) e o MTA branco (WMTA). O WMTA foi o último a ser comercializado, uma vez que este surgiu com o intuito de favorecer algumas propriedades do GTMA, especificamente questões estéticas, dado que o GMTA provocava alterações na cor dos dentes tratados. A diferença entre ambos está
23 na presença de menores quantidades de ferro, alumínio e magnésio no WMTA, como se pode verificar na Tabela 4. Para além disso, o GMTA consiste basicamente em silicato dicálcico e tricálcico e óxido de bismuto, enquanto que o WMTA é composto
principalmente por silicato tricálcico e óxido de bismuto.9,36,41
Tabela 4 ‒ Composição química do GMTA e WMTA (wt%).36
Composto WMTA GMTA
CaO 44.23 40.45 SiO2 21.20 17.00 Bi2O3 16.13 15.90 Al2O3 1.92 4.26 MgO 1.35 3.10 SO3 0.53 0.51 Cl 0.43 0.43 FeO 0.40 4.39 P2O5 0.21 0.18 TiO2 0.11 0.06 H2O+CO2 14.49 13.72
Contudo, existem outras diferenças, como o tempo de presa, onde o GMTA exibe IST e FST significativamente mais altos do que o WMTA; o tamanho de partícula, em
que o WMTA apresenta partículas mais finas que o GMTA. Lee et al.66, relatou tamanho
de partícula para o GMTA entre 1 a 10 µm, enquanto Camilleri67 afirmou tamanho de
partícula para o WMTA inferiores a 1 µm a aproximadamente 30 µm antes da
hidratação.41
2.5.4.2. MTA Ângelus
MTA Ângelus, lançado no Brasil em 2001 e aprovado pela FDA em 2011, é
constituído por 80% de cimento Portland e 20% de óxido de bismuto.54 O MTA Ângelus
possui as mesmas características que o ProRoot® MTA, no entanto é comercializado em
recipientes que concedem uma distribuição mais controlada do que o ProRoot® MTA.
24
ProRoot® MTA, pois a concentração de sulfato de cálcio (substância responsável pelo
tempo de presa na formulação original) foi reduzida.9
2.5.4.3. MTA Fillapex
O MTA-Fillapex é um cimento endodôntico biocerâmico baseado no MTA, desenvolvido pela Angelus (Londrina/Paraná/Brasil) e lançado comercialmente em 2010. O seu sistema pasta/pasta permite um preenchimento completo de todo o canal radicular,
incluindo canais acessórios e laterais.68 A composição deste cimento é à base de resinas
e encontra-se na Tabela 5.
O MTA presente na composição do MTA-Fillapex é mais estável que o hidróxido de cálcio, proporcionando uma libertação constante de iões de cálcio para os tecidos e mantendo um pH que provoca efeitos antibacterianos. A recuperação tecidual e a falta de resposta inflamatória são otimizadas pelo uso de MTA e resina de disalicilato. O produto é isento de eugenol e não interfere com os procedimentos adesivos no interior do canal
radicular. Além disso, não causa descoloração da estrutura do dente.68
Tabela 5 ‒ Composição do cimento Fillapex.68
Componente Nome Químico Função
Pasta A
Resina Salicilato Silicilato de Metil
Glicol Butileno Colofónia
Formação de um polímero iónico
Tungstato de Cálcio Tungstato de Cálcio Radiopacidade
Fumo de Sílica Fumo de Sílica Preenchimento
Pasta B Fumo de Sílica Dióxido de Titânio Fumo de Sílica Dióxido de Titânio Preenchimento Pigmentação Agregado de Minerais Trióxido Silicato Tricálcico Silicato Dicálcico Óxido de Cálcio Aluminato Tricálcico Componente ativo e responsável pela formação de polímeros iônicos
Resina Rosinato de Pentaeritritol
P-toluenosolfonamida
Plasticidade Plasticidade
25
2.5.5. Vantagens e Desvantagens do MTA
Devido às suas propriedades químicas, físicas e biológicas, o MTA apresenta como vantagens a biocompatibilidade, propriedades antimicrobianas e previne a microinfiltração. Além destas vantagens, o MTA induz a capacidade da formação de tecidos duros (dentinogénica, cimentogénica e osteogénica). Apesar de este ser conhecido como um material de referência, apresenta algumas desvantagens como o elevado custo, dificuldades de manipulação favorecendo o aparecimento de características físicas indesejáveis como o tempo de presa elevado, baixa resistência à compressão,
pigmentação da estrutura dentária e sensibilidade em meios com pH baixo.36,69,70
2.5.6. Aplicações do MTA em Endodontia
O principal objetivo deste material é selar as áreas de comunicação do interior do dente com o exterior. O MTA tem sido aplicado na área da endodontia em pulpotomias, proteções pulpares diretas, apexificações, perfurações, retrobturações e fraturas
radiculares (Fig. 3).70
Figura 3 ‒ Aplicações do MTA. (Adaptado de 56).
2.5.6.1. Pulpotomia
“A pulpotomia é a remoção cirúrgica, da porção coronária de uma polpa vital, preservando a vitalidade da porção radicular restante.” Este procedimento permite ou
26 beneficia o desenvolvimento fisiológico e a completa formação da raiz
(apexógenese).71,72
O MTA veio substituir o formocresol, material utilizado anteriormente, porque este apresentava toxicidade. Sendo assim, o MTA surgiu com o intuito de “cicatrizar” e induzir a formação de tecido duro, devido ao elevado grau de biocompatibilidade com o
tecido conjuntivo adjacente e os tecidos mineralizados.71,73
2.5.6.2. Proteções Pulpares Diretas
A polpa inicia vários mecanismos de defesa para proteger o organismo de invasão bacteriana. Portanto, é essencial preservar a vitalidade da polpa após a exposição pulpar,
ao invés de a substituir na sua totalidade com material obturador.74
Foram realizadas várias investigações que afirmaram, que a polpa dentária exposta possui a capacidade de curar, quando a microinfiltração e a contaminação bacteriana são precavidas. Posto isto, o material usado como proteção pulpar deve ser biocompatível,
fornecer um selamento biológico e prevenir a infiltração bacteriana.74
“A proteção pulpar direta consiste no recobrimento da zona de exposição pulpar com um material que beneficie a criação de um tecido calcificado e consequente isolamento
da polpa em relação ao exterior”.72,75
2.5.6.3. Apexificação
O traumatismo em dentes jovens definitivos é bastante frequente, uma vez que a maior parte acontece antes da formação da raiz estar completa, podendo dar origem a inflamações pulpares ou necrose. Estas dificuldades impedem a completa formação da
raiz, resultando num ápex aberto e imaturo.76
Os objetivos da apexificação passam por limitar a infeção bacteriana e produzir um ambiente que possibilite a formação de tecido mineralizado, composto por dentina,
cimento, osso e osteodentina.76 O sucesso da apexificação depende do desenvolvimento
de tecido duro através de células estaminais que migram do tecido perirradicular para o
27 2.5.6.4. Perfurações Radiculares
As perfurações radiculares podem ocorrer durante a fase de preparação biomecânica do tratamento endodôntico. Contudo, apesar de tanto a cárie como a reabsorção interna
poderem causar perfurações, na maioria dos casos é causada iatrogenicamente.78
Para o sucesso de reparação da perfuração é necessário ter em conta o local de perfuração, o intervalo de tempo entre a ocorrência da perfuração e a reparação, a capacidade do material para selar o local de perfuração e a biocompatibilidade do material
de reparação.78
2.6. Cimentos à base de C3A e C3S
O cimento Portland é composto principalmente pelas fases silicato tricálcico
(C3S; Ca3SiO5), silicato dicálcico (C2S; Ca2SiO4), aluminato tricálcico (C3A; Ca3Al2O6)
e ferro aluminato tetracálcico (C4AF; 4CaO.Al2O3.Fe2O3).79–82
2.6.1. Silicato Tricálcico (C3S)
O C3S (Ca3SiO5, alite) consiste em cálcio, silício e oxigénio e representa 50 ‒ 70
wt% do cimento Portland, tornando-se a fase mais importante do mesmo. O C3S
forma-se a temperaturas entre os 1250 a 2150 °C e tem como principal característica a resistência
mecânica a longo prazo.81,83–85 Como desvantagens apresenta um tempo de
endurecimento longo (3 ‒ 4 h), similar ao MTA, e baixa resistência mecânica no início
do processo de hidratação.86
Para a síntese desta fase existem diferentes técnicas como: a reação de estado sólido, que consiste na sinterização de misturas estequiométricas de óxidos ou carbonatos a altas temperaturas durante um longo período de tempo; a técnica sol-gel que se baseia na hidroxilação e condensação de precursores moleculares numa solução, originando um sólido de partículas nanométricas. A condensação e a polimerização inorgânica do sólido levam à formação de um gel feito de uma rede de óxido de metal tridimensional. O estado cristalino será então obtido após tratamento térmico do gel. Este método permite um bom controle da estrutura e dos tamanhos das partículas (com baixas distribuições de tamanho de partícula), por outro lado, gera contaminação por produtos de reação e pós-tratamento
28 A reação de hidratação do silicato tricálcico, ou seja, a reação do C3S com a água, consiste na dissolução do mesmo e na precipitação do silicato tricálcico hidratado e do
hidróxido de cálcio, podendo uma pequena porção de C3S acabar por não reagir.Esta
reação encontra-se representada nas Equações 1 e 2, sendo a Equação 2 uma Equação
genérica.86,89–91
2Ca3SiO5 + 7H2O → 3CaO·2SiO2·4H2O + 3Ca(OH)2 (1)
C3S + H2O → CSH + CH (2)
2.6.2. Aluminato Tricálcico (C3A)
O aluminato tricálcico (Ca3Al2O6, C3A) consiste em cálcio, alumínio e oxigénio,
e é um dos principais constituintes do cimento Portland, para além dos já referidos
anteriormente. Este é obtido a temperaturas entre 923 a 1544 °C e apresenta como
característica principal a sua alta reatividade hidráulica, permitindo um tempo de presa curto. Para além disso, o C3A fornece resistência mecânica no início do processo de
hidratação.84–86,92–94
As técnicas utilizadas para a síntese desta fase são a reação de estado sólido, sol-gel e combustão, sendo que para a realização das últimas duas técnicas mencionadas são
usadas temperaturas baixas.85,86 A técnica de combustão consiste na mistura e
aquecimento dos precursores químicos, sendo que um é o combustível e o outro é o agente
oxidante. Esta é caracterizada por quatro parâmetros: a temperatura de ignição, a
temperatura de combustão, a velocidade da onda de combustão e as características da onda de combustão. A temperatura de ignição é a temperatura na qual a taxa de reação se torna sensível, levando a reações de autopropagação. A temperatura de combustão é a temperatura máxima atingida, que é inferior à temperatura adiabática. A velocidade da onda de combustão é a taxa de combustão global, e as características da onda de combustão descrevem a natureza da onda de combustão, isto é, se a onda de combustão é estável ou instável. O método de combustão tem um número de características que conferem propriedades únicas aos produtos sintetizados, tais como permitir que os reagentes se misturem a um nível molecular, permitindo assim uma formulação uniforme e precisa da composição desejada a uma escala nano. As temperaturas de reação elevadas garantem a pureza do produto e alta cristalinidade. O processo é muito curto, e uma
29 grande variedade de gases é formada durante a síntese, que inibe o crescimento do
tamanho das partículas.92,95
A reação de hidratação do aluminato tricálcico é instantânea e forma aluminato de
cálcio hidratado. Os hidratos cristalinos, como C3AH6, C4AH19 e C2AH8, formam-se
rapidamente, promovendo grandes quantidades de calor (Equações 3 ‒ 5). Durante, a
hidratação de C3A, os hidratos hexagonais metaestáveis (C2AH8 e C4AH19), são formados
primeiro como intermediários antes da conversão para o hidrato cúbico estável, C3AH6.
96–99
2C3A + 27H → C4AH19 + C2AH8 (3)
2C3A + 21H → C4AH13 + C2AH8 (4)
31
Capítulo III
Materiais e Métodos
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Materiais e Métodos
Para entender melhor como este trabalho foi conduzido, a descrição da parte experimental será dividida em duas etapas (Tabela 6): síntese e moagem dos pós de C3S e C3A (etapa 1) e preparação de cimentos endodônticos biocerâmicos (etapa 2). Na síntese dos pós foram utilizados métodos diferentes para a obtenção de C3S e C3A. Após a síntese, os materiais obtidos foram moídos em moinho de atrito em etanol durante 1 ‒ 2 h e caracterizados relativamente ao tamanho de partícula e fases cristalinas presentes.
Tabela 6 ‒ Etapas do trabalho desenvolvido e técnicas de caracterização utilizadas.
Etapa 1: Síntese e moagem dos pós de C3S e C3A
Métodos de síntese Técnicas de caracterização ▪ Reação no estado sólido;
▪ Sol-gel;
▪ Síntese por combustão.
▪ Tamanho e distribuição de partícula; ▪ Fase cristalina (Difração de raios-X);
▪ Microscopia eletrónica de varrimento (SEM);
▪ Espectroscopia na região do Infravermelho por Transformada de Fourier e Reflectância Total Atenuada (FTIR-ATR).
Etapa 2: Preparação de cimentos endodônticos biocerâmicos
Método Técnicas de caracterização
▪ Mistura manual da fase sólida (pó) com a fase líquida (solução aquosa de 2 wt% de PVA). ▪ Tempo de presa; ▪ pH; ▪ Radiopacidade; ▪ Porosidade e Densidade; ▪ Propriedades mecânicas; ▪ Solubilidade;
▪ Fase cristalina (Difração de raios-X); ▪ SEM/EDS.
